موتورهای مینی معمولاً قطر خارجی (OD) آنها بین ۱۰ تا ۲۵ میلیمتر است و چگالی گشتاور بالای ۱۵ mNm/W را ارائه میدهند. موتورهای میکرو در زیر آستانه ۱۰ میلیمتر کار میکنند و طراحیهای زیر ۵ وات غالب هستند. این دوگانگی اندازه مرزهای عملکردی مجزایی ایجاد میکند:
استانداردهای بینالمللی با استفاده از پارامترهای قابل اندازهگیری، ابهامات طبقهبندی را برطرف میکنند. IEC 60034-1 موتورهای کوچک را بر اساس ابعاد فریم 20 تا 56 میلیمتر تعریف میکند و حداقل خروجی 5 وات و عایقبندی درجه حرارتی کلاس B (105°C) را الزامی میداند. ISO/IEC 80079-36 الزامات ضد انفجار برای محیطهای خطرناک را اضافه میکند. تمایز کلیدی در این موارد اعمال میشود:
| پارامتر | آستانه موتور کوچک | آستانه موتور میکرو |
|---|---|---|
| اندازه قاب | ≥20 میلیمتر | <20 میلیمتر |
| گشتاور پیوسته | ≥1.2 میلینیوتنمتر | <1.2 میلینیوتنمتر |
| رتبهبندی بازدهی | کلاس IE2 الزامی است | حداقل استانداردی وجود ندارد |
این چارچوب تضمین میکند که موتورهای کوچک بتوانند بیش از 10,000 ساعت کارکرد را تحمل کنند — سه برابر عمر معمول موتورهای میکرو. استانداردسازی امکان مقایسه عملکرد یکنواخت را در پمپهای پزشکی، رباتیک و عملگرهای هوافضا فراهم میکند.
بستههای موتور مینی حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد گشتاور بیشتری را در بدنههای کوچک خود با قطر خارجی ۱۰ تا ۲۵ میلیمتری فشرده میکنند نسبت به گزینههای موتور میکرو. این ویژگی آنها را به گزینهای ایدهآل برای بازوی رباتهای صنعتی که نیاز به بلند کردن بیش از ۵۰۰ گرم دارند، تبدیل میکند، در حالی که همچنان کنترل دقیق حفظ میشود. آنچه این موتورها را واقعاً متمایز میکند، نحوه مقابله آنها با حرارت است. این موتورها میتوانند بدون وقفه حتی در دماهای بالاتر از ۸۵ درجه سانتیگراد به کار خود ادامه دهند که این موضوع برای تجهیزات پزشکی که باید پس از چرخههای ضدعفونی به طور قابل اعتمادی کار کنند، بسیار مهم است. ابزارهای جراحی و تجهیزات اتوماسیون آزمایشگاهی اغلب پس از عبور از دمای ۶۰°C با موتورهای میکروی استاندارد مشکل پیدا میکنند و بازدهی آنها شروع به کاهش میکند. رمز موفقیت چیست؟ سیمپیچهای مغزی مسی همراه با یاتاقانهای سرامیکی که از ضعیف شدن آهنرباها تحت شرایط بار سنگین جلوگیری میکنند. سازندگان گزارش میدهند که این سیستمها در کاربردهای پزشکی تأیید شده توسط سازمان غذا و دارو (FDA) به راحتی از ۱۰٬۰۰۰ ساعت فراتر میروند که علیرغم تفاوت هزینه اولیه، آنها را به سرمایهگذاری هوشمندانهای در بلندمدت تبدیل میکند.
موتورهای مینی با موتورهای میکرو که از نظر اندازه محدودیت دارند تفاوت دارند، زیرا مجهز به انکودرهای نوری داخلی و سنسورهای اثر هال هستند که امکان کنترل لحظهای سرعت و گشتاور با دقت حدوداً به اندازه مثبت یا منفی نیم درصد را فراهم میکنند. این سطح از دقت باعث میشود آنها در کاربردهایی مانند عملیات فرز میکروی CNC و مونتاژ موتور ونتیلاتور ضروری باشند. امروزه اکثر مدلهای صنعتی دارای پوستههای رده IP65 هستند، چون حدود ۹۲ درصد از آنها از این ویژگی برخوردارند و در برابر نفوذ گرد و غبار و مایعات در شرایطی که نیاز به شستوشوی فرآیندی وجود دارد — مانند محیطهای تولید دارویی — محافظت میکنند. این موتورها همچنین دارای محافظ EMI هستند تا با تجهیزات تشخیصی حساس اطراف تداخل نداشته باشند. هنگامی که تمام این ویژگیها با هم کار میکنند، بر اساس دادههای اخیر قابلیت اطمینان از استانداردهای صنعتی سال ۲۰۲۳، تولیدکنندگان حدود ۴۰ درصد کاهش در خرابیهای تجهیزات پزشکی حیاتی را نسبت به طراحیهای قدیمیتر گزارش میدهند.
وقتی به قطر خارجی زیر ۱۰ میلیمتر میرسیم، طراحی موتورهای میکرو واقعاً دشوار میشود. گشتاور به شدت کاهش مییابد—حدود ۶۰ درصد کمتر از موتورهای کوچک مشابه—چون فضای کافی برای حجم مناسب مغناطیسی وجود ندارد و فاصلههای هوایی آزاردهنده تبدیل به مشکل بزرگی میشوند. بازدهی هم چندان بهتر نیست و طبق تحقیقات منتشرشده در IEEE Transactions on Industrial Electronics در سال ۲۰۲۳، بین ۱۵ تا ۲۵ درصد کاهش مییابد. چرا؟ یاتاقانهای بسیار کوچک اصطکاکهای مختلفی ایجاد میکنند و علاوه بر آن، جریانهای گردابی آزاردهنده همه چیز را خراب میکنند. قرار دادن انکودر در این موتورهای با قطر زیر ۱۰ میلیمتری تقریباً غیرممکن است. سنسورهای نوری فضای بسیار بیشتری نیاز دارند و رزلورهای مغناطیسی نمیتوانند در این مقیاس با نویز سیگنال کنار بیایند. پس چه اتفاقی میافتد؟ مهندسان هر روز مجبور به انتخابهای سختی میشوند. یا باید دقت موقعیتیابی پایین را بپذیرند که هیچکس دوست ندارد، یا قطعات اضافی را بیرون از واحد اصلی نصب کنند که این هم تقریباً هدف اصلی کوچکسازی را بیمعنی میکند.
پراکندگی حرارتی چالشهای حیاتی در موتورهای ریز زیر ۵ وات ایجاد میکند. نسبت سطح به حجم در حجمهای زیر ۵ میلیمتر مکعب به شدت کاهش مییابد و باعث تجمع گرما میشود که تخریب عایق سیمپیچ را تا ۳ برابر افزایش میدهد (مجله سیستمهای الکترومکانیکی، ۲۰۲۴). در صورت عدم وجود گزینههای خنککنندگی فعال، چرخههای کاری پیوسته در کاربردهای بار طولانیمدت به زیر ۳۰٪ کاهش مییابند. جدول زیر مبادلات عملکردی را در سطوح مختلف توان نشان میدهد:
| میزان قدرت | حداکثر زمان کار پیوسته | افزایش دما (°C) | کاهش عمر مفید |
|---|---|---|---|
| <1W | 45 دقیقه | 35–45 | 40% |
| ۱–۳ وات | ۲۵ دقیقه | 50–65 | 60% |
| ۳–۵ وات | 12 دقیقه | 70–90 | 75% |
این محدودیتها ضرورت توقفهای مکرر را ایجاد میکنند و باعث میشوند موتورهای ریز در خودکارسازی صنعتی حیاتی نا مناسب باشند، در حالی که موتورهای کوچکتر میتوانند چرخه کاری ۱۰۰٪ را حفظ کنند.
موتورهای مینی معمولاً از نظر اندازه بین ۱۰ تا ۲۵ میلیمتر قطر خارجی دارند و در مقایسه با موتورهای میکرو که از آستانه ۱۰ میلیمتر کوچکتر هستند، چگالی گشتاور و بازده بالاتری ارائه میدهند.
استانداردهای IEC 60034-1 و ISO/IEC موتورهای کوچک را بر اساس پارامترهای قابل اندازهگیری مانند اندازه فریم و خروجی طبقهبندی میکنند. موتورهای مینی الزامات خاصی مانند حداقل خروجی ۵ وات و عایقبندی کلاس حرارتی B دارند.
موتورهای مینی به دلیل چگالی گشتاور بالاتر، تحمل حرارتی بهتر و قابلیت اطمینان بیشتر که از گزینههای فیدبک یکپارچه و پوستههای دارای رتبه IP ناشی میشود، برای کاربردهای صنعتی و پزشکی ایدهآل هستند.
موتورهای میکرو به دلیل اندازه کوچک خود با محدودیت در گشتاور، بازده و یکپارچهسازی انکودر مواجه هستند که منجر به کنترل کمتر و عمر خدماتی کوتاهتر میشود.
مدیریت حرارتی در موتورهای ریز زیر ۵ وات بسیار حیاتی است، زیرا سطح کم باعث تجمع گرما شده و چرخههای کاری و عمر دستگاه را کاهش میدهد.
2024 © شرکت موتور میکرو جیکسین شنتن - سیاست حفظ حریم خصوصی